Automobile : L’Hybride pour les nuls…

(…de journalistes!?)

Alors que la 4ème version de la Toyota Prius, icone de l’hybride,  sort prochainement, je continue de lire du grand n’importe quoi concernant la transmission et la boite de vitesse de ce véhicule depuis sa sortie dans 99% de la presse automobile française (car Le Moniteur Automobile est belge et plus diffusé en France). Ceci montre l’inculture technique de cette profession mais aussi un problème du coté de ….Wikipedia.

Avant de perdre le lecteur qui n’est pas versé dans la technique automobile, je vais essayer de faire comprendre ce qu’est une transmission. Par ce terme, on désigne en mécanique un dispositif permettant de transmettre le mouvement d’une pièce à une autre. En automobile, la Boite de vitesse vient adapter le mouvement du moteur au mouvement des récepteurs finaux que sont les roues (oui, j’ai simplifié…). On va distinguer les boites de vitesses manuelles où le conducteur choisit lui même la vitesse, donc via des engrenages, des boites de vitesses automatiques où c’est le véhicule qui va gérer cela à travers une programmation plus ou moins sophistiquée. Je passe volontairement sur les différents types de transmission qui vont derrière…

Dans le système hybride électrique – Essence de Toyota, baptisé HSD pour Hybrid Synergy Drive, nous avons un moteur à essence et un moteur électrique qui peuvent fonctionner de différentes manières : 1 mode tout électrique, 1 mode tout essence, 1 mode où les deux fonctionnent. On appelle ce système le mode série-parallèle. Entre ces deux moteurs, il y a un élément qui est le coeur du débat technique : Le Train Épicycloïdale. Lors du déclenchement de l’un ou l’autre des moteurs, il y a une sensation de patinage, sensation relayée par un bruit important du moteur essence pendant un laps de temps avant que la régulation se fasse. Cette sensation est comparable à un type de boite de vitesse qu’on a baptisé Transmission à Variation Continue (CVT en anglais) et qui a eu son heure de gloire avec les Volvo et Daf dans les années 60-70, puis chez les japonais et même chez Audi. En réalité, le système est totalement différent et nos sens nous trompent car les trains épicycloidaux sont plus coutumiers dans les boites de vitesse automatiques dites classiques où ils sont en cascade, ce qui n’est pas le cas ici.

Le véritable système de transmission à variation continue est décrit comme « un variateur de vitesses à courroie … composé d’une courroie, métallique ou souple, et de deux poulies dont les gorges sont à écartement variable ». Mais dans l’article consacré sur Wikipedia, on trouve la trace d’une « Variation continue par train épicycloïdal », ce qui n’a pas de sens. L’article en version anglaise est beaucoup plus précis sur le sujet et en profite pour rétablir la vérité  :

CVTs should be distinguished from power-sharing transmissions (PSTs), as used in newer hybrid cars, such as the Toyota Prius, Highlander and Camry, the Nissan Altima, and newer-model Ford Escape Hybrid SUVs. CVT technology uses only one input from a prime mover and delivers variable output speeds and torque, whereas PST technology uses two prime mover inputs and varies the ratio of their contributions to output speed and power. These transmissions are fundamentally different.

En résumé, là où la CVT fait varier la vitesse et le couple en sortie du moteur par son dispositif, le « PST » pour Transmission de partage de puissance, fait varier par un système d’engrenage (et non de courroies), la répartition  de puissance entre les deux moteurs. Mais comme la presse française reste très basique dans ses recherches et se fie à ce vieux souvenir de CVT, elle ne cherche pas à comprendre plus loin, ni même à mesurer le bruit perçu comme abusif avec un véritable sonomètre. Évidemment entre le silence et un moteur thermique, le cerveau humain est plus sensible qu’entre deux bruits de moteurs.

Le même type d’approximation a été fait sur d’autres véhicules hybrides. La Chevrolet Volt n’a, par exemple, pas été bien comprise et on a aussi entendu des erreurs sur le système Hybrid4 de PSA. Pour cette dernière, PSA a développé un système relativement simple qui fait appel à un moteur thermique sur les roues avant comme toutes les autres voitures du groupe mais rajoute une transmission électrique sur les roues arrières, permettant ainsi d’avoir 4 roues motrices, ou bien un apport de l’électrique dans d’autres phases d’utilisation du véhicule. Cela se matérialise dans le véhicule par un sélecteur de mode qui sera finalement peu utilisé par le propriétaire. Il s’agit donc d’un système Parallèle mais avec la possibilité de répartition sur les deux essieux avant et arrière. Ceci différencie le système du mode parallèle où l’on a les deux moteurs reliés à la même transmission mais sur les roues avant avec une prépondérance du mode thermique. La Chevrolet Volt, propose un mode baptisé série, où c’est le moteur électrique qui alimente d’abord les roues et reçoit ensuite le support d’un moteur thermique pour l’alimenter en énergie, donc recharger les batteries. Ce principe plutôt ancien, n’est pas très différent d’un groupe électrogène accolé à un moteur électrique, avec évidemment des pertes. La Volt ajoute à cela la possibilité de se charger sur une prise secteur mais les rendements mesurés n’étaient pas à la hauteur des promesses sur les premières versions.

Le problème de tous ces véhicules est que l’on ne peut mesurer la consommation de manière équitable que si le véhicule est dans son état optimal, soit les batteries complètements chargées ( ce qui est fait aussi par les constructeurs pour n’importe quel véhicule passant à l’homologation). Plus la distance parcourue pendant cette mesure sera courte, meilleure sera la consommation et c’était tout le problème du cycle de consommation actuel. Toutefois, en conditions réelles sur un plein, on peut apprécier la réalité des choses et s’appercevoir d’un gain plus ou moins réel. En ville, c’est évidemment très efficace, surtout si on se contente d’accélérer de manière progressive. Le couple important et constant du moteur électrique permet des poussées franches pour s’insérer dans le trafic. Mais la puissance du moteur électrique étant limitée, pour atteindre des vitesses plus élevées, le véhicule doit faire appel à son moteur thermique. Aussi, sur autoroute, il y a un seuil au delà duquel l’hybridation n’est pas très rentable. Les premières hybrides étaient conçues pour le marché californien ou japonais, où les vitesses maxi sont inférieures à l’Europe, ce qui explique que la vitesse de croisière idéale se situaient plus à 80-100 km/h plutôt qu’à 120-130. La Prius 3 a répondu à cela en augmentant la cylindrée du moteur thermique ce qui n’a pas apporté un gain suffisant (0,5l au 100km soit quand même 10%). La Prius 4 a fait le chemin inverse en diminuant la part du thermique et en optimisant la part de l’électrique ce qui semble plus cohérent. A vérifier en essai réel…mais je me fierai pour ma part à celui du Moniteur Automobile, plus indépendant et rigoureux.

Reste que le conservatisme des essayeurs et clients en matière de transmissions a longtemps orienté l’hybridation vers un schéma classique parallèle, ou simpliste comme le schéma série. L’hybridation de demain sera rechargeable, mais toujours autour des architectures vues ici. On attend la vision de Toyota sur le sujet, après le brouillon de la Prius3 plugin, et les très conservatrices versions du groupe Volkswagen. Tout en sachant que ce n’est qu’une transition de plus…

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